练案[11] 第11讲 氮及其重要化合物
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2023·山东德州模拟)自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图：
下列叙述正确的是( D )
A．N2→NH3，NH3→NO均属于氮的固定
B．催化剂a作用下氮原子发生了氧化反应
C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂
D．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量
[解析] NH3→NO不属于氮的固定，A错误；催化剂a作用下，N的化合价降低，发生还原反应，B错误；催化剂a的表面只发生N2和H2中非极性键的断裂，没有极性键的断裂，C错误；催化剂可以缩短反应时间，提高单位时间内生成物的产量，D正确。
2．二氧化氮(NO2)是重要的空气污染物之一，科学家正寻求合适的化合物G和适当的条件以进行反应NO2＋G―→N2＋H2O＋nY(反应未配平)，从而将二氧化氮转化为无毒的N2。上式中的n为系数，但也可以为0，而Y必须为无毒的物质。从反应机理分析，上述反应式中的G肯定不可以是( B )
A．NH3 B．CO2
C．CH3CH2OH D．H2O2
[解析] 根据反应NO2＋G―→N2＋H2O＋nY，从原子守恒的角度分析，反应后生成H2O，则G中一定含氢元素，对比四个选项，只有CO2不含氢元素，故选B。
3．如图装置制备硝酸(夹持装置略)，每个虚线框表示一个装置单元，其中正确的是( A )
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
[解析] NO2为酸性气体，装置③中碱石灰不能用来干燥NO2气体；因为NO2与水反应生成NO会污染空气，因此装置④缺少尾气吸收装置；③④错误，①②正确。
4．(2023·广东肇庆模拟)某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N2，排尽装置内的空气。
已知：在溶液中，FeSO4＋NO??Fe(NO)SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法不正确的是( C )
A．装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液
B．若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应
C．实验结束后，先关闭分液漏斗的活塞，再熄灭酒精灯
D．装置J收集的气体中可能含有NO
[解析] 稀硝酸与铜反应生成的NO能够被O2氧化，因此实验前需要通入N2，排除装置中的空气；硝酸具有挥发性，生成的NO中混有少量硝酸蒸气，可以通过水吸收后再干燥；干燥的NO在加热时与铜反应，未反应的NO可以利用FeSO4溶液检验。根据上述分析，装置F、I中的试剂依次为水、FeSO4溶液，A正确；若观察到装置H中红色粉末变黑色，说明NO与Cu发生了反应，B正确；实验结束后，为了防止倒吸，需要先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞，停止通入NO，C错误；由于FeSO4＋NO??Fe(NO)SO4(棕色)为可逆反应，装置J收集的气体中可能含有NO，D正确。
5．Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关判断正确的是( A )
A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO3
B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应
C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物
[解析] 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2,51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol，共失去电子0.8 mol×2＝1.6 mol，由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6 mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol，由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol，A正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B错误；部分NO2会转化为N2O4，而NO2、N2O4在标准状况下都不是气体，C错误；反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D错误。
6．现用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理，装置如图1所示，利用排空气法收集NH3，将胶头滴管中的水挤入三颈烧瓶中，完成喷泉实验。瓶内压强变化曲线如图2。下列说法错误的是( B )
A．三颈烧瓶内可以看到蓝色喷泉
B．由图2可知D点时喷泉最剧烈
C．实验结束后，水不能充满整个三颈烧瓶
D．图2中A—B段，是因为挤入三颈烧瓶的水吸收了NH3
[解析] 氨气为碱性气体，遇到石蕊溶液显蓝色，所以三颈烧瓶内可以看到蓝色喷泉，故A正确；C点时压强最小，此时气体的溶解最快，C点时喷泉最剧烈，故B错误；收集的氨气不纯，含有少量杂质气体，因此实验结束后，水不能充满整个三颈烧瓶，故C正确；图2中A—B段压强减小，说明氨气溶解，是因为挤入三颈烧瓶的水吸收了NH3，故D正确。
7．(2022·山东青岛期末)某科研团队利用工业尾气中硫、氮氧化物制取Na2S2O4和NH4NO3，达到减少废气排放、变废为宝的目的，相关流程如图。下列说法错误的是( C )
A．装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为SO2＋OH－===HSO
B．装置Ⅱ中若1 mol NO参与反应转移2 mol电子，则生成NO、NO个数比为1?1
C．装置Ⅲ中在阳极室区域内得到Na2S2O4
D．装置Ⅳ通氧气目的是将NO充分转化为NO [解析] SO2、NO是大气污染物，装置Ⅰ中通过氢氧化钠溶液吸收SO2得到NaHSO3，NO不反应，装置Ⅱ中加入Ce4＋发生反应3Ce4＋＋NO＋2H2O===3Ce3＋＋NO＋4H＋、Ce4＋＋NO＋H2O===Ce3＋＋NO＋2H＋，得到含Ce3＋、NO、NO等的溶液，在装置Ⅲ中电解反应后溶液，阳极上得到Ce4＋循环使用，阴极上发生反应2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，NO、NO与加入的氨气和氧气在装置Ⅳ中发生反应得到NH4NO3，以此来解答。装置Ⅰ中通过NaOH溶液吸收SO2得到NaHSO3，离子方程式为SO2＋OH－===HSO，A正确；由化合价变化可得关系式NO～NO～e－、NO～NO～3e－，装置Ⅱ中2 mol NO发生反应时转移4 mol电子，则有n(NO)＋n(NO)＝2 mol，n(NO)＋3n(NO) ＝4 mol，联立得n(NO)＝n(NO)＝1 mol，故生成NO、NO个数比为1?1，B正确；Na2SO3转化为Na2S2O4，硫元素的化合价降低，发生还原反应，则Na2S2O4应在阴极产生，C错误；装置Ⅳ通O2目的是将溶液中NO充分转化为NO，NO与NH3在水中反应生成NH4NO3，D正确。
8．(2023·辽宁朝阳一模)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。下列说法错误的是( A )
A．甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B．乙装置中的干燥剂可以是碱石灰
C．丙中发生的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O
D．若戊中观察到紫色石蕊溶液变红，则说明已制得HNO3
[解析] 甲中浓氨水用于制备氨气，经过干燥后在丙中发生氨气的催化氧化反应，因此甲中需要同时提供氨气和氧气，则X可以为过氧化钠，丙中氨气、氧气在催化剂作用下发生反应生成一氧化氮，一氧化氮可被氧化生成二氧化氮，过量的氧气与二氧化氮在戊中可生成硝酸，己为尾气吸收装置。甲装置需要提供氨气和氧气，如果甲装置中的固体是NaOH或CaO，只能提供氨气，不能提供氧气，X应为过氧化钠等，A错误；乙用于干燥氨气、氧气，可用碱石灰干燥，B正确；加热条件下，氨气与氧气在催化条件下反应生成一氧化氮，反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O，C正确；戊中观察到紫色溶液变红，说明生成了酸性物质，可以说明二氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸，D正确。
9．(2023·山东临沂模拟)已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气，并用氮气制备Ca3N2，Ca3N2具有较强还原性，遇水发生水解反应。下列说法错误的是( B )
A．①中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O
B．③、⑥中依次盛装的试剂可以是浓硫酸、碱石灰
C．③中盛放的试剂是NaOH溶液
D．实验结束，取⑤中的少量产物置于试管中，加适量蒸馏水，可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝
[解析] 由题干可知，装置①为制备氮气的装置，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水，反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，A正确。Ca3N2遇水发生水解，所以产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应，装置④应为干燥装置，可选用浓硫酸作干燥剂；装置⑥中也应装有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置⑥中可盛放碱石灰，B错误。装置中含有氧气，可利用装置③除去装置中的氧气，可用酸性氯化亚铁溶液，C正确。实验结束后，装置⑤中有生成的Ca3N2，Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和Ca(OH)2，NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D正确。
10．(2023·北京石景山区高三月考)某实验小组发现在相同温度下，铁与不同密度的硝酸反应时，还原产物有所不同，该小组的实验结果如图所示。下列叙述正确的是( D )
A．硝酸的密度越大，其还原产物的种类越多
B．当硝酸的密度小于d g·mL－1时，还原产物始终以NO为主
C．还原产物中NO的分布分数随硝酸密度的增大而增大
D．硝酸的密度为d g·mL－1时，足量的铁与硝酸发生的主要反应为2Fe＋6HNO3===2Fe(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋3H2O
[解析] 硝酸的密度越大，其浓度越大。由题图可知，随着硝酸的密度逐渐增大，还原产物的种类逐渐减少，A错误；由题图可知，硝酸的密度在a～d g·mL－1之间时，还原产物以NO为主，当硝酸的密度小于a g·mL－1时，还原产物以NH为主，B、C均错误；由题图可知，硝酸的密度为d g·mL－1时，还原产物NO和NO2的分布分数相等，即二者的物质的量之比为1?1，足量铁与HNO3反应生成Fe(NO3)2、NO、NO2和H2O，结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式：2Fe＋6HNO3===2Fe(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋3H2O，D正确。
二、非选择题：本题共4小题。
11．(2023·广东汕头模拟)为了有效实现NO与NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置，并检验装置气密性，实验前用排水法收集半烧瓶NO气体。
(1)打开弹簧夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关上弹簧夹，首先观察到烧瓶中的现象： 烧瓶中气体由无色变为红棕色 ，产生此现象时发生反应的化学方程式为 2NO＋O2===2NO2 。
(2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为
① 烧瓶中红棕色气体又变为无色 ；
② 烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升) 。
产生此现象时发生反应的化学方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 。
[解析] (1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，化学方程式为2NO＋O2===2NO2。(2)轻轻摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以烧瓶中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升。
12．(2023·山东威海模拟)当硝酸与金属或非金属反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题：
(1)金属Zn与某浓度的硝酸反应时无气体产生，那么硝酸的还原产物为 NH4NO3(或NH) (填化学式)。
(2)由200 mL 3 mol·L－1的稀硝酸和200 mL 2.5 mol·L－1的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液的体积变化)的混酸。将其分成两等份，分别与铜和铁反应，还原产物只有NO，则最多能溶解 0.3 mol Cu和 16.8 g Fe。
(3)200 mL 16 mol·L－1的浓硝酸与3.2 g Cu反应，反应过程中还原产物只有NO2，则反应结束后，产生气体的体积为 2.24 L (标准状况下)，溶液中c(H＋)?c(NO)＝ 30 ? 31 (忽略HNO3的挥发)。
(4)已知氮元素有许多化合价，其化合价有－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5。下面数轴是硝酸与某种金属M在某些条件下反应所得还原产物的关系：
金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，则此化学反应中被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是 1?10 。
[解析] (1)硝酸被还原，N元素化合价降低，若无气体产生，则还原产物为NH4NO3(或NH)。
(2)设最多溶解x mol Cu，一份溶液中n(NO)＝0.3 mol，n(H＋)＝0.8 mol，据
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3 8 2
x 0.8 0.3(NO过量)
可知x＝0.3
因在反应中Fe和Cu的化合价变化均为2价，则最多溶解Fe的物质的量也是0.3 mol，质量为56 g·mol－1×0.3 mol＝16.8 g。
(3)浓硝酸与3.2 g Cu反应，反应过程中还原产物只有NO2，则铜完全反应，据电子守恒V(NO2)＝×2×22.4 L·mol－1＝2.24 L。根据方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，可知3.2 g Cu完全反应，消耗n(H＋)＝0.2 mol，n(NO)＝0.1 mol，c(H＋)?c(NO)＝n(H＋)?n(NO)＝(3.2－0.2)?(3.2－0.1)＝30?31。
(4)金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，说明硝酸被还原产生了硝酸铵。反应的化学方程式为4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O，此化学反应中有10 mol HNO3参加反应，其中被还原的HNO3是1 mol。所以被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是1?10。
13．(2023·天津第一中学模拟)实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：
已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气 a 、氢气 b 。
(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有 干燥气体 、 控制氢气和氮气的流速 。
(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨， 不会 (填“会”或“不会”)发生倒吸，原因是 混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气 。
(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是 氨的氧化反应是一个放热反应 。
锥形瓶中还可观察到的现象是 有红棕色气体产生 。
(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式： 4NH3＋5O24NO＋6H2O 。
(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H＋、OH－、 NH 、 NO 。
[解析] (1)实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气，是溶液与溶液反应，可以选择a，实验室里用金属锌粒和稀硫酸反应制取氢气，是固体和液体反应，可以选择装置b。(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置中的浓硫酸可以将氮气和氢气干燥，同时可以根据甲装置中冒气泡的速率来控制气体流量。(3)合成氨的反应为可逆反应，还会有一些氮气、氢气存在，这样会缓解氨气极易溶于水导致的气压差，不会倒吸。(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热说明氨的氧化反应是一个放热反应。锥形瓶中生成的NO被氧化，有红棕色气体产生。(5)氨的催化氧化生成一氧化氮和水。(6)氨的催化氧化反应产物是一氧化氮和水，一氧化氮极易与空气中的氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，所以硝酸的存在会和氨水反应生成硝酸铵，溶液中会存在H＋、OH－、NH、NO。
14．(2023·安徽合肥联考)某化学实验小组为了探究氨气的还原性和氧化性设计了如下实验方案。
实验一：探究氨气的还原性
已知：Cu2O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定，Cu2O＋H2SO4(稀)===Cu＋CuSO4＋H2O。
(1)装置A用于制备氨气，硬质玻璃管中所盛放试剂通常为 Ca(OH)2、NH4Cl ，装置B中所盛放的试剂是 碱石灰 。实验开始前应先通一段时间的N2，其目的是 排除装置中的空气，防止对实验产生干扰 。
(2)反应结束后装置C中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体的成分，进行了如下实验：取10.4 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重，得固体6.4 g，则红色固体的成分及其物质的量为 0.05 mol Cu2O、0.05 mol Cu 。
实验二：探究氨气的氧化性
已知：①铝可以与氨气发生反应，2Al＋2NH32AlN＋3H2。
②AlN性质稳定，常温下基本不与水反应，加热时溶于浓碱溶液且可产生氨气。
按如图所示连接好装置，打开装置F中分液漏斗活塞，待装置中空气排尽后再点燃装置H处酒精灯。
(3)装置F中发生反应的化学方程式为 NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 。
(4)橡胶管a的作用是 平衡气压，便于液体顺利滴下 ，装置I的作用是 作安全瓶 。
(5)根据已知信息设计实验方案测定所得样品中AlN的纯度，简要写出实验过程： 称取一定量的产物，加入足量浓NaOH溶液中并加热，将产生的气体干燥后，再用稀硫酸吸收，根据吸收的NH3的质量计算出AlN的纯度(答案合理即可) 。
[解析] (1)装置A用于加热固态混合物制备氨气，硬质玻璃管中所盛放试剂通常为Ca(OH)2、NH4Cl；装置B的作用是干燥氨气，干燥管中盛放固体干燥剂，只吸收水分，而不与氨气反应，则其中所盛放的试剂可以是碱石灰；在实验开始前应先通一段时间的N2，其目的是排除装置中的空气，防止对实验产生干扰。(2)NH3与CuO反应，产生的红色物质可能含有Cu、Cu2O，由于Cu与稀硫酸不反应，而Cu2O与稀硫酸会发生反应Cu2O＋H2SO4(稀)===Cu＋CuSO4＋H2O，反应后6.4 g固体是Cu，n(Cu)＝＝0.1 mol，假设该混合物中含有Cu、Cu2O的物质的量分别是x、y，则x＋y＝0.1 mol,64 g/mol x＋144 g/mol y＝10.4 g，解得x＝0.05 mol，y＝0.05 mol，即红色固体是Cu和Cu2O的混合物，它们的物质的量都是0.05 mol。(3)在装置F中CaO与NH3·H2O发生反应产生Ca(OH)2和NH3，反应的化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2。(4)橡胶管a将分液漏斗与蒸馏烧瓶上部空间连接，可平衡气压，使分液漏斗中的液体顺利滴下。(5)由已知信息可知，AlN在加热时溶于浓碱溶液产生NH3，将反应产生的氨气经碱石灰干燥后，再用稀硫酸吸收，根据稀硫酸吸收的NH3的质量，就可以计算出AlN的质量，利用AlN的质量除以样品总质量，就得到该样品中AlN的纯度。(共148张PPT)
第四章
非金属及其化合物
第11讲 氮及其重要化合物
1．结合真实情境中的实用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质。
2．认识氮及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
必备知识·梳理夯实
1.自然界中氮的存在和氮的固定
(1)氮在自然界中的循环
(2)氮的固定
2.N2的性质及应用
电子式为____________，结构式为________。
(1)物理性质：______色______味气体，密度比空气略小，______溶于水。熔点、沸点很低。
(2)化学性质
N≡N共价键牢固
N2分子结构很稳定，化学性质__________。
N≡N
无
无
难
不活泼
①与O2反应
_____________________，(N2与O2不能通过一步反应生成NO2)，N2表现还原性。
②工业合成氨
___________________________，N2表现氧化性。
③与Mg反应
_________________________，N2表现氧化性。
(Mg3N2是离子化合物，遇水强烈水解。)
[微点拨] 氮元素是一种活泼非金属元素，但N2稳定，原因是氮气分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。
3.氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、________、N2O3、NO2(或______)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、________。氮的氧化物都有毒，都是大气污染物。
①N2O俗称笑气。
②________________分别是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。
③NO2与N2O4可相互转化：_____________。在阿伏加德罗常数问题中，要考虑该平衡的存在。
NO
N2O4
N2O5
N2O3、N2O5
2NO2 :N2O4
(2)NO和NO2性质的比较
性质 NO NO2
颜色状态气味 ______色无味气体 __________、有刺激性气味的气体
溶解性 难溶于水 易溶于水，能与水反应
毒性 有毒 有毒
与水反应 不反应 ___________________________
无
红棕色
3NO2＋H2O=== 2HNO3＋NO
性质 NO NO2
与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 不反应
对人体和 环境的影响 ①与____________结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、______烟雾 形成酸雨、_________
___、破坏臭氧层
制法 试剂 Cu和稀硝酸 Cu和浓硝酸
收集 用排水法收集 用向上排空气法收集
血红蛋白
光化学烟
光化学
雾
[微点拨] ①NO、CO均能与血红蛋白结合而使人中毒。
②验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。
③NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。
4.氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
a．光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。
b．酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面形成酸雨。
c．破坏臭氧层：NOx可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
d．NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
a．碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。
b．催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
5.NO2和溴蒸气的比较与鉴别
①NO2和溴蒸气在性质上的相似性
a．均有氧化性；
b．溶于水后溶液均呈酸性；
c．均能与碱反应。
②NO2和溴蒸气的鉴别方法
鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉－KI试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。
a．通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应后溶液无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色。
b．通入AgNO3溶液中，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气(Br2＋H2O??HBr＋HBrO，HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3)，无此现象的为NO2。
c．通入CCl4有机溶剂中，易溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为溴蒸气，无此现象的为NO2。
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)食品袋中充氮气可用来防腐。( )
(2)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气。( )
(3)在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集。( )
(4)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂。( )
(5)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。( )
(6)溴蒸气和NO2都为红棕色气体，用湿润的淀粉－KI试纸可以鉴别。( )
√
×
×
×
×
×
(7)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮，属于氮的固定，固氮反应一定属于氧化还原反应。( )
[提示] 固氮是游离态的氮生成化合态的氮，所以氮的化合价一定发生变化。
(8)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去。( )
[提示] NO2溶于水生成NO，便可除去NO中的NO2。
(9)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在。( )
[提示] NO遇O2反应生成NO2。
√
√
×
(10)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质。( )
(11)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。( )
[提示] N2与O2在放电条件下直接化合成NO。
(12)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。( )
(13)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA。( )
(14)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。( )
(15)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1:2。( )
√
×
×
×
×
×
(16)溴蒸气和NO2都是红棕色气体，可用湿润的淀粉KI试纸和NaOH溶液鉴别。( )
[提示] 不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I－氧化成I2，从而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收溴蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法：①用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；②用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。
(18)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应。( )
√
√
×
2.下列有关氮气的说法正确的是( )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2
D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
[解析] A项，N2的化学性质不活泼是因为N2分子中氮氮三键不易断裂，错误；B项，N2与H2的反应为可逆反应，错误；C项，N2与O2在放电条件下生成NO，错误。
D
3.(1)俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮。请写出三个有关的化学方程式：
①__________________________；
②__________________________；
③____________________________________。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)汽车尾气主要含有CO、NOx等有害物质，这种尾气逐渐成为空气污染的主要来源之一。
①汽车尾气中的CO来自____________________，NO来自______________________________________。汽车尾气对环境的危害主要有__________________________________(至少填两种)。
②NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：____________________________。
③汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方
程式：______________________________。
汽油的不完全燃烧
N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应
形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 氮气及其氧化物的性质和应用
(1) (2021·河北选择考)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( )
A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定
D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
D
[解析] SO2是无色有刺激性气味的气体，A错误；汽车尾气的主要大气污染物为C与N的氧化物，如NOx和CO等，B错误；植物不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误；工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除，如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理，D正确。
(2) (2023·山东济南模拟)下列关于氮的氧化物的说法正确的是( )
A．NO和NO2在一定条件下可以相互转化
B．NO可以用向上排空气法收集
C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物
D．NO2可由N2和O2直接化合得到
A
[解析] NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，则NO和NO2在一定条件下可以相互转化，故A正确；NO与氧气反应，不能选排空气法收集，应选排水法收集，故B错误；NO2与H2O反应生成HNO3，还生成NO，且N元素的化合价发生变化，为氧化还原反应，可知NO2不属于酸性氧化物，因酸性氧化物与水反应生成对应的酸，且无元素的化合价变化，故C错误；由N2和O2直接化合生成NO，然后NO与氧气反应生成二氧化氮，则NO2不能由N2和O2直接化合得到，故D错误。
〔对点集训1〕 (2023·淮安模拟)根据文献记载，如图属于新型催化氮气固氮机理，下列叙述错误的是( )
A．加压有利于该反应提高产率
B．Ti3＋L3是反应催化剂
C．使用催化剂提高固氮速率的原因是降低了该反应的焓变
D．整个催化过程中存在N—Ti键的断裂和生成
C
典例 2
微考点2 氮氧化物溶于水的定量计算
(1) (2023·天津高三检测)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则(1)和(2)两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．4∶3
C．5∶7 D．7∶5
A
[解析] 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，V(NO2)＝V(NO)，n(NO2)＝n(NO)，则生成的HNO3物质的量相等，溶液的体积也相同，故两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度相等。
(2)将NO2、CO2的混合气体通过装有足量Na2O2的容器后，再用干燥烧瓶收集得到混合气体2.5 mol，然后倒立于水槽中，最后水充满整个烧瓶，则混合气体中NO2的物质的量是( )
A．4 mol B．3 mol
C．2 mol D．1 mol
C
归纳拓展
1
氮的氧化物与O2、H2O反应的计算
利用关系式求解
氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO＋O2===2NO2。
叠加后得①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；
②4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3；
③NO2＋NO＋O2＋H2O===2HNO3。
若NO2、O2混合气体通入水中，由①式可知其体积比有：
若NO、O2通入水中，由②式可知其体积比有：
若NO、NO2、O2通入水中，当V(NO)∶V(NO2)∶V(O2)＝1∶1∶1时，恰好转化为HNO3，即按③式反应。当V(NO)∶V(NO2)∶V(O2)≠1∶1∶1时，可先将NO2转化为NO，然后再按照NO和O2溶于水的反应进行计算。
依据氮氧原子个数比求解
通过上述方程式的关系，我们不难发现：无论是哪种情况，生成HNO3的NO、NO2、O2中氮氧原子个数比都为2∶5。都等效于硝酸的酸酐N2O5与H2O的反应。在解题时，我们也可以利用这个关系来进行分析判断，并最终得出结论。
2
利用电子守恒关系求解
从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应，都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸。
解题时，可以根据氮的氧化物失电子总数＝氧气得电子总数的关系来求解。
3
C
(2) (2023·山东淄博高三检测)将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管中，充分反应后试管中剩下20 mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为( )
A．2∶1 B．1∶3
C．3∶1 D．1∶1
[解析] 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3 1 2
30 mL 20 mL
V(NO)＝40 mL－30 mL＝10 mL，
V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶10 mL＝3∶1。
C
(3) (2023·福建福州四中月考)将容积为50 mL的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5 mL，若向量筒内鼓入氧气后，可以观察到量筒内水柱继续上升，直至量筒内完全被水充满，则原混合气体中NO2和O2的体积比是( )
A．43∶7 B．18∶7
C．4∶1 D．22∶3
A
必备知识·梳理夯实
1.硝酸的物理性质
(1)纯硝酸为________、有__________气味的液体，与水以任意的比例互溶，熔点：_________、沸点：_______、密度：____________。
(2)硝酸沸点较低，______挥发，在空气中遇水蒸气形成________。
(3)质量分数为69%，物质的量浓度约为16 mol·L－1，以上的硝酸称为__________。95%以上的浓硝酸叫做________硝酸。
无色
刺激性
－42 ℃
83 ℃
1.5 g·cm－3
易
白雾
浓硝酸
发烟
2.硝酸的化学性质
(1)强酸性
稀硝酸使紫色石蕊试液_______。浓硝酸使紫色石蕊试液____________，反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。
(2)不稳定性
硝酸见光或受热会分解产生NO2气体。
_________________________________________
硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处，不能用橡胶塞。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。
变红色
先变红后褪色
(3)强氧化性
①与金属反应
A．与不活泼金属反应
稀硝酸与铜反应：
___________________________________________
浓硝酸与铜反应：
_________________________________________
硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNO3反应生成NO2，与稀HNO3反应生成NO，与极稀的HNO3反应生成N2O或NH3。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
B．常温下，浓硝酸使铁、铝钝化。
②与非金属反应
硝酸能把许多非金属单质(如：C、S、P等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。如与C的反应：
__________________________________________
③与其他还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
_______________________________________________
NO2＋H2O
黄色
[微点拨] (1)浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。
(2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应，故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放。
3.硝酸工业制法的反应原理
(1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO
______________________________________。
(2)NO进一步氧化生成NO2
______________________________________。
(3)用水吸收NO2生成HNO3
______________________________________。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。( )
(2)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气。( )
(3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。( )
(4)浓硝酸在光照下久置，会变黄。( )
(5)稀硝酸可除去试管内壁的银镜。( )
√
√
×
×
×
×
(7)硝酸与活泼金属Mg、Al等反应产生H2，而与Cu反应产生NO或者NO2。( )
(8)稀硝酸与Fe反应可以生成Fe(NO3)2也可以生成Fe(NO3)3。( )
(9)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。( )
(10)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。( )
(11)浓硝酸的还原产物一般是NO2，而稀硝酸的还原产物一般是NO，并且硝酸的浓度越大，氧化性越强。( )
√
√
√
×
×
(12)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋。( )
(13)将可调高度的铜丝伸入到稀硝酸中溶液变蓝，所以Cu与稀硝酸发生置换反应。( )
(14)常温下，将浓硝酸滴加到用砂纸打磨过的铝条上，会产生红棕色气体。( )
(15)常温下，可用铁制或铝制容器盛放浓HNO3，说明Fe、Al与浓HNO3不反应。( )
×
×
×
×
√
√
×
×
×
2.在浓硝酸中放入铜片，回答下列问题。
(1)反应开始时的化学方程式为________________________________
_________________，实验现象为_________________________________
_______________。
(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为______________
_________________________________。
(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是________________________________________________
_____________________________________。
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋
2NO2↑＋2H2O
铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有
红棕色气体逸出
3Cu＋8HNO3
(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
液，又能与过量的Cu反应
3.(1)久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存浓硝酸？(不能用橡胶塞)
[提示] 浓硝酸显黄色的原因是HNO3见光或受热发生分解，生成的NO2溶于其中所致；消除的方法是向浓硝酸通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。
(2)常温下，铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？
[提示] 是。“钝化”是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的进一步反应。
(3)足量的铜投入少量浓硝酸中，会看到什么现象？
[提示] 立即有红棕色气体产生，气体颜色逐渐变浅至无色；溶液变为绿色或蓝绿色。
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 硝酸的性质及应用
(2022·河北衡水中学调研)向200 mL 2 mol·L－1 HNO3溶液中逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种)，在此过程中，n(Fe2＋)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C．图中a＝1.5、b＝1.5
D．当加入铁粉n mol时(0.1D
[考题点睛]
(2) (2023·福建师大附中期中)某实验小组欲探究浓硝酸的性质。
Ⅰ.木炭与浓硝酸反应：
①甲同学设计了图1装置(夹持装置省略)，认为若有红棕色气体产生就说明木炭与浓硝酸发生了反应。写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式：_________________________________________________。
②乙同学认为红棕色气体不能作为木炭与浓硝酸反应的证据，其理由是__________________________________。
③乙同学设计了图2装置实验(夹持装置省略)，木炭能燃烧，并产生红棕色气体。针对该实验现象，乙同学做出如下假设：
假设a：______________________________；
假设b：红热木炭使HNO3分解产生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃烧；
假设c：红热木炭使HNO3分解产生O2，木炭在O2中燃烧；
假设d：红热木炭使HNO3分解产生NO2和O2，共同作用使木炭燃烧；
……
硝酸分解也能产生红棕色NO2气体
红热木炭直接和硝酸蒸气反应
④设计实验证明假设b成立，请将实验方案补充完整。
A．实验方法：_________________________________________。
实验现象：木炭在该气体中持续燃烧，火焰迅速变亮，集气瓶中气体颜色变浅直至无色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，且遇空气不变色。
B．根据实验现象写出木炭与此气体反应的化学方程式：________________________。
将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中
Ⅱ.设计硝酸在不同条件下分解的实验，方案见下表：
装 置
操 作 及 现 象 先点燃ⅰ处酒精灯，溶液沸腾后没有观察到红棕色气体产生。然后撤走ⅰ处酒精灯，点燃ⅱ处酒精灯并加热试管中部，很快看到大量红棕色气体产生 光照8小时，溶液不变黄 光照几分钟后看到液面上方出现红棕色，溶液变黄
⑤分析上述现象，得出使硝酸成功分解的关键是________________
_____________________________。
光照或加热使硝
酸蒸气(或硝酸分子)分解
③乙同学设计了图2装置实验，木炭能燃烧，并产生红棕色气体。图示中在燃烧匙中红热的木炭可能直接与硝酸反应产生二氧化氮气体，也可能是红热木炭使HNO3分解产生红棕色NO2气体。
④A.设计实验证明红热木炭使HNO3分解产生NO2，NO2可能具有助燃性，从而使木炭燃烧。可将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中，观察木炭在NO2气体中持续燃烧，火焰迅速变亮，集气瓶中气体颜色变浅直至无色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，且遇空气不变
Ⅱ.⑤对充满浓硝酸的试管光照8小时，溶液不变黄，浓硝酸几乎不分解；对充有少量浓硝酸的试管光照几分钟后看到液面上方出现红棕色，溶液变黄，说明硝酸已经分解；先点燃ⅰ处酒精灯，溶液沸腾后没有观察到红棕色气体产生，其目的是使硝酸形成蒸气，点燃ⅱ处酒精灯并加热试管中部，很快看到大量红棕色气体产生，说明硝酸分子分解。由此可判断使硝酸成功分解的关键是光照或加热使硝酸蒸气(或硝酸分子)分解。
归纳拓展
硝酸强氧化性的反应规律
〔对点集训1〕 (1) (2023·安徽合肥模拟)下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化的是( )
A．使石蕊溶液变红
B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2
C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3
D．与C单质混合共热时生成CO2和NO2
B
[解析] 依据硝酸在反应中化合价变化解答，反应中硝酸既表现出氧化性又表现出酸性则氮元素化合价部分降低、部分生成盐，据此分析解答。A.使石蕊溶液变红只表现硝酸酸性，故A不选；B.与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2，氮元素化合价部分降低、部分生成盐，所以硝酸既表现出氧化性又表现出酸性，故B选；C.与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3为复分解反应，不表现硝酸的氧化性，故C不选；D.与C单质混合共热时生成CO2和NO2，氮元素化合价全部降低，硝酸只表现氧化性，故D不选。
(2) (2023·天津滨海七校联考)向50 mL稀硫酸与稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且每一阶段只对应一个反应。下列说法正确的是( )
A．开始时产生的气体为H2
B．AB段发生的反应为置换反应
C．所用混合溶液中c(HNO3)＝0.5 mol·L－1
D．参加反应的铁粉的总质量m2＝5.6 g
D
微考点2 硝酸与金属反应的计算
(1) (2023·湖南长沙模拟)向25 mL 12.0 mol·L－1浓硝酸中加入足量铜，充分反应后共收集到标准状况下2.24 L NO和NO2的混合气体(不考虑NO2与N2O4的相互转化)，则参加反应的铜的质量为( )
A．3.2 g B．6.4 g
C．12.8 g D．19.2 g
[解析] 25 mL 12.0 mol·L－1浓硝酸中含0.3 mol HNO3，硝酸反应后生成硝酸铜和氮的氧化物，标准状况下2.24 L NO和NO2是0.1 mol，根据氮元素守恒，生成的硝酸铜中含氮0.3 mol－0.1 mol＝0.2 mol，所以硝酸铜的物质的量为0.1 mol，参加反应的铜为0.1 mol，即6.4 g。
典例 1
B
(2)1.52 g铜、镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g/mL、质量分数为63.0%的浓硝酸中，得到NO2和NO的混合气体896 mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.00 mol/L NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是( )
A．原硝酸的浓度为14.0 mol/L
B．反应过程中转移的电子数是0.06NA
C．该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1
D．得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积为600 mL
D
〔对点集训2〕 (1)某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L－1和0.1 mol·L－1。向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度(忽略体积变化)为( )
A．0.15 mol·L－1 B．0.225 mol·L－1
C．0.35 mol·L－1 D．0.45 mol·L－1
B
(2)取一定质量含Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：
则转化过程中所加稀HNO3的物质的量浓度为( )
A．4.4 mol·L－1 B．3.6 mol·L－1
C．4.0 mol·L－1 D．3.2 mol·L－1
D
[解析] 设其中一份中n(Cu)＝x，n(Cu2O)＝y，n(CuO)＝z，依据得失电子守恒和氧元素守恒，
有：①2x＋2y＝(4.48 L÷22.4 L·mol－1)×3，
②y＋z＝6.4 g÷16 g·mol－1
即x＋2y＋z＝0.7 mol，即反应后生成的硝酸铜的物质的量为0.7 mol，则500 mL稀硝酸中，n(HNO3)＝0.7 mol×2＋0.2 mol＝1.6 mol，故有c(HNO3)＝1.6 mol÷0.5 L＝3.2mol·L－1。
归纳拓展：
硝酸与金属反应的有关规律
具体而言，硝酸与金属反应的“两个守恒、一个关系”可表示如下：
(1)两个守恒
①得失电子守恒：n(金属失电子)＝n(NO2)＋3n(NO)。
②氮原子守恒：n(HNO3)＝xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。
(2)一个关系：起酸性作用的HNO3的物质的量是金属的物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为n(HNO3)(酸性)＝xn(Mx＋)＝n(转移电子)。
必备知识·梳理夯实
1.氨的分子结构和物理性质
电子式 密度 气味 水溶性 沸点
比空气 ______ 强烈刺激 性气味 极易溶于水 (1∶700) 较低，易液化
可用作制冷剂
小
2.氨的化学性质
[微点拨] ①蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。
②NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。
③氨水呈碱性，属于一元弱碱溶液，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
3.铵盐
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是______色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
白
蓝色
4.氨的实验室制法
(1)反应原理
实验室中常加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物制取NH3，化学方程式为____________________________________________________
(2)实验装置如图所示：
(3)实验过程分析
(4)其他制取方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓 氨水
浓氨水 ＋固体 CaO CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
[微点拨] ①制氨时，选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时，不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨气，且在高温下均能腐蚀玻璃。
②干燥氨气不能用浓硫酸，也不能用无水CaCl2(8NH3＋CaCl2===
CaCl2·8NH3)，通常用碱石灰干燥氨气。
③含氮元素物质之间的转化关系
A．歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
B．归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
5.氨气的工业制法及用途
(1)原料气的制取。
①N2→将空气________、蒸发分离出______或者将空气中的______与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
②H2→用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为
液化
N2
O2
(2)原料气的净化。
制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
(3)氨的合成→适宜的条件下→在合成塔中进行。
(4)氨的分离→经冷凝使氨________→将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入__________，使其被充分利用。
(5)用途→制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。
液化
合成塔
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氨易液化，可用来作制冷剂。( )
(2)氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟。( )
[提示] 硫酸难挥发，与氨反应不产生白烟。
(3)氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质。( )
(4)实验室可用浓氨水与生石灰制取氨气。( )
√
√
×
×
[提示] 检验时应该使用浓的氢氧化钠溶液并加热，便于产生NH3。
(6)除去氨气中的水蒸气：通过盛有P2O5的干燥管。( )
(7)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。( )
[提示] NH4HCO3、(NH4)2S溶液呈碱性。
(8)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1。( )
×
×
×
×
(9)充满纯净氨气的试管倒扣在水槽中，水会迅速充满试管。( )
(10)浓氨水可检验氯气管道是否漏气。( )
(11)把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应。( )
(12)氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外)。( )
√
√
√
×
×
(14)某元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，则该元素一定是氮元素。( )
(15)实验室用如图所示的装置制取少量氨气。( )
√
×
(16)加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结。( )
[提示] 氯化铵分解生成的氨气与氯化氢反应生成NH4Cl，冷凝重新凝结。
[提示] 氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH3·H2O。
(18)NH4Cl与NaCl的固体混合物可用升华法分离。( )
[提示] NH4Cl与NaCl的固体混合物可用加热氯化铵分解法分离。
√
×
×
选项 实验现象 解释
A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸反应产生了NH4Cl固体
B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应
C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液
D 干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱
2. (2023·山东淄博模拟)如图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一培养皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )
A
[解析] 实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发，会产生氨气，与浓盐酸反应生成氯化铵，反应现象是有白烟生成，故A正确；氨气为碱性气体，与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，故B错误；氨气与氯化物发生复分解反应生成氢氧化物，如氯化物溶液变浑浊，可能生成难溶性氢氧化物，但不一定为Al(OH)3，也可能为Mg(OH)2等沉淀，故C错误；氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是与水反应生成NH3·H2O，电离产生OH－，溶液呈碱性，氨气为非电解质，不属于碱，故D错误。
3.(1)将蘸有浓硫酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，有白烟产生吗？为什么？
________________________
(2)固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？请说明判断的理由。
______________________________________________________________________________________________________。
没有，浓硫酸难挥发。
不相同。NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，发生了化学变化；固态碘受热升华成为碘蒸气，是物理变化
(3)液氨和氨水有哪些区别？请完成下列表格。
液氨 氨水
形成 ____________ ______________
物质分类 __________ 混合物
微粒种类 ______
存在条件 常温常压下不能存在 常温常压下可存在
NH3液化
NH3溶于水
纯净物
NH3
(4)管道工人用浓氨水检验氯气管道是否漏气，如果管道某处漏气，会产生白烟，原理是什么？
[提示] 若氯气管道漏气，发生反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl、NH3＋HCl===NH4Cl，产生的白烟是固体NH4Cl。
(5)有一位农民看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受潮了，就放在太阳下面晒，下午取的时候发现少了许多。请解释相关原因？
[提示] 在太阳光的照射下，碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2、水蒸气，故固体减少。
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 氨、铵盐的性质及实验
A．NH3的空间构型为平面三角形
B．NH3与H2O能形成分子间氢键
C．NH3的水溶液不能导电
D．氨催化氧化制硝酸是利用了NH3的氧化性
B
[解析] NH3的孤电子对数为1，价层电子对数为4，空间构型为三角锥形，A错误；N和O的电负性比较大，半径比较小，NH3与H2O之间存在分子间氢键，也存在同种分子间氢键，B正确；NH3溶于水得到氨水，氨水中存在自由移动的铵根离子和氢氧根离子，即可导电，C错误；氨催化氧化制硝酸，NH3中N元素的化合价为－3，硝酸中N元素化合价为＋5，化合价升高，作还原剂，利用的是NH3的还原性，D错误。
〔对点集训1〕 (1)(2022·山东滨州模拟)探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，
液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水
B．将pH＝11的氨水稀释1 000倍，测
得pH>8，说明NH3·H2O为弱碱
C．加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定
D．将红热的铂丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2
D
[解析] 氨气极易溶于水生成氨水，所以将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，故A正确；常温下，pH＝11的氨水中c(OH－)＝10－3 mol·L－1，稀释1 000倍，测得pH>8，c(OH－)>10－6 mol·L－1，说明稀释时电离平衡正向移动，所以NH3·H2O为弱碱，故B正确；碳酸氢铵加热分解为氨气、二氧化碳和水，故C正确；氨气的催化氧化产物为NO，NO在锥形瓶口与氧气反应生成NO2，所以瓶口出现少量红棕色气体，故D错误。
(2) (2020·北京卷，14)某同学进行如下实验：
实验 序号 实验步骤 实验现象
Ⅰ 将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热 试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ 将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法不正确的是( )
A．根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B．根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C．Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl水解造成的
D．根据试管中部有白色固体附着，说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
C
[解析] 氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，A正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快，B正确；Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的，C错误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，D正确。
典例 2
微考点2 喷泉实验问题分析
(1) (2020·全国Ⅲ卷，10)喷泉实验装置如下图所示。应用下列各组气体一溶液，能出现喷泉现象的是( )
选项 气体 溶液
A H2S 稀盐酸
B HCl 稀氨水
C NO 稀硫酸
D CO2 饱和NaHCO3溶液
B
[解析] 本题考查“喷泉实验”的原理及应用。从原理上看，只要圆底烧瓶内的气体易溶于胶头滴管内的液体，即可使烧瓶内的气压在短时间内迅速减小，与大气压形成较大的压强差，即可形成喷泉。A项，H2S为酸性为气体，在稀盐酸中的溶解度较小，不能形成喷泉，错误；B项，HCl为酸性气体，稀氨水呈碱性，二者发生反应，引起烧瓶内气体压强明显减小，易形成喷泉，正确；C项，NO气体不溶于稀硫酸，且和稀硫酸不反应，不能形成喷泉，错误；D项，CO2气体难溶于饱和碳酸氢钠溶液，不能形成喷泉，错误。
(2) (2023·河北衡水高三检测)如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作
不可能引发喷泉的是( )
A．挤压装置①的胶头滴管使C
Cl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
[解析] H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。
B
〔对点集训2〕 (1) (2023·安徽模拟)在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满整个烧瓶。a和b可能是( )
A．①②③
B．①②⑤
C．②④⑤
D．①②④
a(干燥气体) b(液体)
① NH3 水
② CO2 饱和NaOH溶液
③ Cl2 饱和食盐水
④ NO2 水
⑤ HCl 0.1 mol·L－1AgNO3溶液
B
[解析] 氨气极易溶于水，将水挤入烧瓶内，使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，且最终水可以充满整个烧瓶，故①符合题意。CO2与NaOH溶液反应使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，饱和NaOH溶液足以吸收全部CO2而充满整个烧瓶，故②符合题意。Cl2不溶于饱和食盐水，也不与其反应，不会产生压强差，不能形成喷泉，故③不符合题意。NO2与水反应，生成硝酸和NO，容器内气体减少，气压减小，可以形成喷泉，但由于NO不溶于水，所以最终液体不能充满烧瓶，故④不符合题意。HCl与硝酸银溶液反应使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，且最终溶液可以充满整个烧瓶，故⑤符合题意。综上分析，故B项正确。
(2)(2023·江西奉新月考)中学实验中，通常利用如图所示的装置进行喷泉实验，来验证气体的“溶解性”，下列有关说法不正确的是( )
A．用滴管加入液体后，由于气体的“溶解”，使瓶
内压强减小，导致瓶内压强小于外界压强，从而形成喷泉
B．选用合适的溶液，CO2也能用于做喷泉实验
C．HCl、NH3均能用该装置做喷泉实验
D．用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验，烧瓶中将充满稀硝酸
D
[解析] 喷泉实验的原理是用滴管加入液体后，由于气体的“溶解”，使瓶内压强减小，小于外界压强，从而形成喷泉，A正确；CO2能够与强碱如氢氧化钾、氢氧化钠等溶液反应，使烧瓶内外压强不一样，可以用于做喷泉实验，B正确；HCl、NH3均易溶于水，能做喷泉实验，C正确；NO2和水反应生成一氧化氮和硝酸，所以烧瓶中不能充满溶液，D错误。
归纳拓展
1
喷泉实验的原理及应用
喷泉实验的原理
使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯或锥形瓶中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。
常见的能形成喷泉的气体和吸收剂
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、 SO2、H2S NO2 NO、O2 (4∶3) NO2、O2
(4∶1)
吸收 剂 水或NaOH 溶液 水 NaOH 溶液 水 水 水
2
引发喷泉的几种方法
①减小烧瓶内压强
a．使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。
b．使烧瓶内气体温度降低，从而使气压减小。
②增大外界压强
使锥形瓶中待喷液体液面上的气压增大。
3
喷泉实验的几种常见装置
4
说明：装置②中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置③引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。
典例 3
微考点3 氨气的制取及实验探究
(1) (2023·北京海淀区一模)用下图装置(夹持装置已略去)进行NH3的制备及性质实验。下列说法不正确的是( )
A．甲中制备NH3利用了NH3·H2O的分解反应
B．乙中的集气瓶内a导管短、b导管长
C．若将丙中的CCl4换成苯，仍能防止倒吸
D．向收集好的NH3中通入少量Cl2，可能观察到白烟
C
[解析] 将浓氨水滴入碱石灰中，CaO与水反应生成Ca(OH)2的同时放出热量，促使NH3·H2O分解释放出NH3，A正确；集气瓶乙用于收集NH3，由于NH3的密度小于空气，采用向下排空气法收集，故集气瓶内a导管短、b导管长，B正确；苯的密度小于水，将CCl4换成苯，苯在水的上层，导管直接插入水中，不能防止倒吸，C错误；向收集好的NH3中通入少量Cl2，发生反应3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl，生成NH4Cl，因此观察到有白烟生成，D正确。
(2) (2023·山东泰安模拟)某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究其有关性质。
①装置A中烧瓶内试剂可选用__________(填字母代号)。
a．碱石灰 B．浓硫酸
C．生石灰 D．五氧化二磷
ace
②若探究氨气的溶解性，需在K2的导管末端连接图2装置中的_______装置(填序号)，当装置D中集满氨气后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是________________________________________。
③若探究氨气的还原性，需打开K1、K3，K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。
D中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为_________________________________________。
Ⅱ或Ⅲ
用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)
3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2
[解析] ①在浓氨水中存在平衡：NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－，向其中加入生石灰[发生反应生成Ca(OH)2]或烧碱，都会使平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发。碱石灰的成分是烧碱和生石灰，原理同上述，都可快速制备氨气。②氨气极易溶于水，不溶于CCl4，需选择防倒吸装置进行实验探究，因此需选择图2中的Ⅱ或Ⅲ。根据喷泉实验的原理，要使装置D发生喷泉现象，用热毛巾将烧瓶捂热，可使D中氨气受热膨胀通过导管与水接触，即产生“喷泉”。③探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味的气体”必为氨气的氧化产物，可推知为氮气。
〔对点集训3〕 (1) (2023·湖南邵阳文德高级中学月考)下列装置用于实验室制氨气或验证氨气的化学性质，其中能达到实验目的的是( )
A．用装置甲制取氨气
B．用装置乙除去氨气中的水蒸气
C．用装置丙验证氨气具有还原性
D．用装置丁吸收尾气
C
(2) (2023·山东滨州模拟)如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨气和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊试液的蒸馏水。下列说法错误的是( )
A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨气，
用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢
B．如果关闭c、d，打开a、b，可能会有白烟产生
C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉
D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体
D
[解析] 浓氨水中加入生石灰，生石灰与水反应并放出大量的热，促进氨气的挥发，浓盐酸中加入浓硫酸，浓硫酸吸收水，且放出大量的热，可促进氯化氢挥发，A正确；打开a、b，NH3与HCl相遇产生NH4Cl，出现白烟，B正确；打开止水夹a、c、d，氨气和氯化氢反应导致压强减小，从而形成蓝色和红色喷泉，C正确；蒸干时氯化铵会分解，得不到氯化铵固体，故D错误。
(3)某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应，按如图装置进行实验(夹持装置已略去)。
已知A、B装置可选药品：浓氨水、H2O2、蒸馏水、生石灰、MnO2。
①仪器a的名称为____________；仪器b的名称为______________。
②装置A烧瓶中固体的作用为______(填序号)。
A．催化剂 B．氧化剂
C．还原剂 D．反应物
分液漏斗
球形干燥管
A
③仪器b中盛放的试剂可以是______(填序号)。
A．浓硫酸 B．碱石灰
C．五氧化二磷 D．硫酸铜
④装置E中发生反应的化学方程式为___________________________
__________。
B
6H2O
⑤甲、乙两同学分别按上述装置进行实验，一段时间后：
A．甲观察到装置F中只有白烟生成，白烟的成分是________(写化学式)。
B．乙观察到装置F中有红棕色气体，装置G中溶液变成蓝色。用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：_______________________
___________________________。
⑥为帮助甲实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进行改进。你的改进措施是__________________________________
____________________________________________________________。
NH4NO3
3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
调节K1增加装置A中产生氧气的量或调
节K2减少装置B中产生氨气的量或在E、F间增加浓硫酸的洗气装置
本讲要点速记：
1.牢记一条转化主线：
2.注意一种特殊的颜色：
NO2——红棕色气体。
3.掌握两种特殊的检验：
(3)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。
可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为
(4)铵盐受热都能分解，但不是都产生NH3，如NH4NO3受热分解生成N2O和H2O。
